DE2106662B2

DE2106662B2 - Antrieb für elektrische Triebfahrzeuge

Info

Publication number: DE2106662B2
Application number: DE2106662A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 6900 Heidelberg Koch
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1971-02-12
Filing date: 1971-02-12
Publication date: 1980-11-06
Also published as: DE2106662A1; DE2106662C3; AT308824B

Description

Die Erfindung bezieht sicli auf eine Antriebsanordnung für elektrische Triebiahrj.euge mit parallel zur Treibachse angeordnetem Antriebsmotor, der zusammen mit dem Getriebegehäuse eine Baueinheit bildet,

ίο wobei das Großrad des Getriebes auf einer im Getriebegehäuse gelagerten, die Treibachse umfassenden Hohlwelle angeordnet ist, und die mit dem Treibrad gekuppelte Hohlwelle einen Teil des Gewichtes des Antriebsmotors aufnimmt und sich auf das Treibrad oder die Treibachse abstützt, und der Antriebsmotor an der nichtantriebsseitigen Stirnseite eine Halterung aufweist, die mit einem am Längsträger des Drehgestells bzw. Fahrzeugrahmens angeordneten Gelenk verbunden ist

Die einfachste und billigste Kraftübertragungseinrichtung vom Antriebselektromotor zur Treibachse ist der Tatzlagermotor. Bei diesem stützt sich der Antriebsmotor mit einer Längsseite mittels der Tatzenlager auf der von ihm mittels Zahnradübersetzung angetriebenen Treibachse ab. Die andere Seite des Motors ist mit dem abgefederten Fahrzeugrahmen über Federn abg-jstützt, die je nach den Bewegungen des Motors abwechselnd auf Zug oder Druck beansprucht werden. Durch die starre Verbindung zwischen Motor

j« und Treibachse über die Tatzlager ist ein einwandfreier Zahneingriff sichergestellt, während durch die federnde Aufhängung der Motor nicht an die Bewegungen des Drehgestelles gebunden ist. Der Antriebsmotor kann unabhängig vom Drehgestell um die Treibachse schwenken soweit es die Federung zuläßt.

Wenn eine von einem Tatzlagermotor angetriebene Treibachse über eine Gleisunebenheit, z. B. einen Schienenstoß läuft, muß die Achse den einseitig ungefederten auf ihr abgestützten Motor mit anheben.

Infolge des stetigen Zahneingriffs zwischen Großrad und Ritzel vollführt zusätzlich der Motoranker noch für sich eine Relativbewegung um seine eigene Achse. Dabei muß der Motoranker beschleunigt werden, was sich genauso auswirkt, als wenn ein zusätzliches wesentliches Gewicht anzuheben wäre.

Außer dem geschilderten Nachteil, der sich in einem nicht winkelgerechten Lauf zwischen Motoranker und Treibachse auswirkt, sind beim Tatzlagermotorantrieb sowie auch bei dem sogenannten Schwebemotorantrieb noch die unabgefederten Massen bei einer Vertikalbewegung des Treibradsatzes und des Quernickens der Motorgetriebeeinheit bei einseitiger Achsfederung nachteilig. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Antriebsanordnung ergibt sich bei einer Querbewegung des Treibradsatzes gegenüber dem Drehgestell. Diese Bewegung kann die Treibachse nämlich nur dann ausführen, wenn der gesamte Motor·· und Getriebeblock quer zum Drehgestell verschoben wird, womit natürlich ganz erhebliche Beschleunigungsstöße auf die Masse der Motorgetriebeeinheit einwirken, was zu einem schlechten Einlauf in Gleiskrümmungen führt.

Die Versuche, den Tatzlagerantrieb ohne größeren technischen Aufwand zu verbessern, führten bisher nur zu geringen Ergebnissen. Die Quernickbewegung der Motorgetriebeeinheit bei einseitiger Achsfederung ist bei dem sogenannten Gummiringpendelantrieb vermieden. Bei diesem wird auch ein kleiner Anteil der

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Querbewegung der Treibachse gegenüber der Motorgetriebeeinheit aufgenommen. Bei diesem bekannten Antrieb ist der Motor nicht, wie beim normalen Tatzlagerantrieb, durch Federn auf der der Treibachse abgewandten Seite am Drehgestellrahmen aufgehängt sondern mittels zweier Zapfen, um die der Motor in nur einer Ebene schwenkbar ist Auf der Tatzlagerseite stützt sich der Motor über eine Gummiringfeder einseitig auf das Treibrad und damit auf der Achse ab. Damit können die beiden der Abstützung des Motors auf die Treibachse dienenden Tatzenlager entfallen.. Die übrigen Nachteile des Tatzlagermotors, insbesondere die teilweise unabgefederten Massen bei einer Vertikalbewegung des Treibradsatzes und vor allem das Fehlen eines unbedingten Gleichlaufs zwischen Antriebsmotorwelle und Treibachse, das zu zusätzlichen Kräften auf das Motorgehäuse bei einer vertikalen Auslenkung der Treibachse gegenüber dem Drehgestell führt, sind aber auch bei dieser Weiterentwicklung des Tatzlagermotors noch vorhanden.

Aus der DE-OS 15 80 933, die der eingangs genannten Antriebsanordnung zugrunde liegt, ist eine Aufhängung einer aus einem Motor und einem Getriebekasten bestehenden Gesamtanordnung von Antrieben für die Achsen von Drehgestellen bekannt, wobei die abtreibenden Zahnräder des Getriebes auf Höh'wellen angeordnet sind, von denen jede eine Treioachse antreibt Jede dieser Hohlwellen weist Kupplungen zur Übertragung des Antriebsmomentes auf die Treibachse auf. Dabei lassen die Kupplungen z. B. radiale Bewegungen des Getriebekastens gegenüber den Achsen zu. Das antriebsseitige Lagerschild des Motors ist starr mit dem Getriebekasten und das andere Lagerschild in einer solchen Weise am Drehgestellrahmen aufgehängt, daß jede erwünschte relative Stellung des Motors gegenüber dem Drehgestellrahmen möglich ist, d. h. der Motor kann sowohl Schwenkbewegungen um seine eigene Achse als auch Schwenkbewegungen um den Aufhängepunkt am Rahmen ausführen.

Der Antriebsmotor hat also eine Dreipunktaufhängung und stützt sich einerseits auf den Rahmen und andererseits über den Getriebekasten und die beiden Hohlwellen auf die Treibräder ab. Die Kupplung mit den beiden Treibachsen erfolgt durch in allen Richtungen verformbare Elemente. Dies bedeutet, daß der Antriebsmotor, wie schon oben ausgeführt, um seine Längsachse schwenken kann. Diese Schwenkmöglichkeit ist auch durch die Ausführung der Aufhängevorrichtung des Motors am Drehgestell mittels eines Schwenkarms gegeben.

Bei einer einseitigen Achseinfederung einer Achse ergibt sich dadurch eine Verdrehung des Läufers gegenüber der normalen durch den Lauf des Fahrzeuges bestimmten Stellung, also eine Winkelabweichung, so daß dieser bekannte Antrieb nicht »winkelecht« ist.

Es ist schließlich aus der FR-PS 9 46 156 ein Schwebemotorantrieb bekannt, bei dem das Gehäuse des Antriebsmotors zwei Tatzen aufweist, die sich auf einer Hohlwelle, welche von dem Antriebsmotor über ein Getriebe angetrieben wird, abstützen. Die andere Seite des Motorgehäuses weist eine sogenannte Nase auf, die gelenkig mit Jem Fahrgestellrahmen verbunden ist. Innerhalb der Hohlwelle ist die Treibachse angeordnet. Die Hohlwelle ist beidseitig über zwei Gelenkhebelkupplungen mit den Treibrädern gekuppelt. Diese Gelenkhebelkupplungen sind jedoch nicht zentrierend, sondern erlauben es der Hohlwelle und auch dem Geil iebekasien unii uem ΓνίϋΙϋϊ, Bewegungen in radialer Richtung gegenüber der Treibachse durchzuführen. Auch bei dieser bekannten Anordnung ist im Falle einer einseitigen Achseinfederung ein winkelechter Lauf des Motors nicht möglich.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsanordnung der eingangs genannten Art ohne großen technischen Aufwand und ohne zusätzlichen Raumbedarf in der Hinsicht zu verbessern, daß sich ein winkelechter Lauf zwischen Motorwelle und Treibachse

ι» ergibt und daß eine größere axiale Versetzung der Treibachse gegenüber dem Getriebe- und Antriebsmotorblock möglich ist ohne daß größere Kräfte bei einer solchen axialen Auslenkung auftreten.

Eine erste Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei

¹^ der eingangs erwähnten Antriebsanordnung darin, daß an der nichtantriebsseitigen Stirnseite des Antriebsmotors ein zweites am Längsträger angreifendes Gelenk vorgesehen ist so daß der Baueinheit nur eine Schwenkung um eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende horizontale Achse ermöglicht ist und daß zwischen Getriebehohlwelle und Treibachse bzw. Treibrad eine bekannte zentrierende Gelenkhebelkupplung angeordnet ist wobei die Geienkhebelkupplung mindestens drei Gelenkhebel aufweist deren eine

2¹· Enden über sphärische Gelenke an einem Treibrad bzw. an der Treibachse angreifen.

Die erwähnte zentrierende Geienkhebelkupplung, die aus der DE-PS 12 53 524 bekannt ist, gestattet es den Gelenkhebeln, sphärische Bewegungen gegenüber ih-

J° ren Befestigungsteilen auszuführen. Dadurch kann die Querachsbewegung in der zentrischen Geienkhebelkupplung ausgeglichen werden, so daß die Motorgetriebeeinheit bei einer axialen Auslenkung der Treibachse gegenüber dem Drehgestell- bzw. Fahrzeugrahmen

« nicht querverschoben wird. Bei einer Vertikalbewegung des Treibradsatzes findet keine Winkelverdrehung der Motorwelle statt, so daß bei einer solchen Achsanhebung beim Überfahren eines Schienenstoßes keine zusätzlichen Massenkräfte auf den Rotor des Motors wirken. Die Antriebsanordnung ist also winkelecht Dies ergibt sich dadurch, daß die gesamte Motorgetriebeeinheit bei der erwähnten Vertikalbewegung des Treibradsatzes durch die kein radiales Spiel zulassende zentrierende Geitnkhebelkupplung auf der Getriebeseite in vertikaler Richtung angehoben wird und eine kardanische Quernickung ausführt, wobei nur minimale Rückstellkräfte auftreten. Weiter nimmt die Geienkhebelkupplung den vertikalen Gewichts- und Zahndruckanteil in radialer Richtung auf, ohne daß eine wesentliche Einfederung vorhanden ist und ohne daß unzulässige Beanspruchungen in den Gelenken auftreten.

In manchen Fällen ist es zweckmäßig, an der Stirnseite des Motorgehäuses nur eine Halterung vorzusehen, insbesondere dann, wenn Bremsausrüstungsteile in der Nähe der Radscheibe untergebracht werden sollen. Bei einer solchen Ausführung würde jedoch die Motorgetriebeeinhsit um eine Achse schwenken können, welche durch die Mitte der zentrischen Geienkhebelkupplung und die erwähnte Halterung verläuft.

Un diese Kippung zu verhindern, ist bei einer weiteren Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe vorgesehen, daß ein mit seinem einen Ende in der Nähe des antriebsseitigen Endes der Oberseite des Motorgehäuses und mit seinem anderen Ende am Drehgestell- bzw. Fahrzeugrahmen angreifender Lenker, der in einer horizontalen Ebene und eiwa senkrecht

zu einer durch die Mitte der zentrischen Gelenkhebelkupplung und das zwischen Drehgestellrahmen und der Stirnseite des Motorgehäuses angeordneten Gelenk gedachten Achse verläuft, vorgesehen ist, und daß sich die Getriebehohlwelle über eine bekannte zentrierende Gelenkhebelkupplung auf die Treibachse bzw. das Treibrad abstützt, wobei die Gelenkhebelkupplung mindestens drei Gelenkhebel, deren eine Enden über sphärische Gelenke an der Getriebehohlwelle und deren andere Enden über sphärische Gelenke an einem Treibrad bzw. an der Treibachse angreifen, aufweist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist bei mehr als drei und gerader Anzahl von Gelenkhebeln die eine Hälfte der Gelenkhebel der Gelenkhebelkupplung im Sinne der Drehrichtung der Kupplung und die andere Hälfte der Gelenkhebel in entgegengesetzter Richtung angeordnet. Diese Kupplung hat den Vorzug, daß das kritische Drehzahlverhalten in axialer Richtung, bezogen auf beide Drehrichtungen gleich ist. Eine solche Gelenkhebelkupplung ist aus der AT-PS 2 74 492 bekannt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeichnung nachstehend erläutert.

Es zeigt jeweils in schematischer Darstellung die

F i g. 1 eine Antriebsanordnung von oben gesehen mit zwei Schwenklagern,

F i g. 2 den Schnitt längs der Linie A -B in F i g. 1,

F i g. 3 eine Antriebsanordnung von oben gesehen mit einem Schwenklager und einer Abstützung durch einen zusätzlichen Lenker und

F i g. 4 den Schnitt längs der Linie A -B in F i g. 3.

In der Zeichnung ist mit 1 die Treibachse, mit der 2 das Drehgestell bzw. der Fahrzeugrahmen und mit 3 der Antriebsmotor bezeichnet, an dem das Getriebegehäuse 4 angeflanscht ist. Auf der Motorwelle ist das Ritzel 5 aufgesetzt, das mit dem Großrad 6 kämmt. Dieses sitzt wiederum auf der Hohlwelle 7, die in Wälzlagern 8 im Getriebegehäuse 4 gelagert ist, und die Treibachse 1 umfaßt. Auf dem aus dem Getriebegehäuse 4 in Richtung auf das nächstliegende Treibrad 13 herausragende Wellenende der Hohlwelle 7 ist eine zentrierende Gelenkhebelkupplung 10 aufgesetzt, deren Gelenkhebel einerseits an einer auf die Hohlweile 7 aufgesetzten Kupplungsscheibe und andererseits am Treibrad 13 gelenkig angreifen. Bei dem Ausführungsbeispiel sind jeweils vier Gelenkhebel vorgesehen, von denen zwei in Drehrichtung und die beiden übrigen entgegen der Drehrichtung der Treibachse angeordnet sind. Bei einer solchen bekannten Gelenkhebelkupplung tritt bei axialer und/oder kardanischer Auslenkung keine Axialkraft auf und das kritische Drehzahlverhalten in axialer Richtung in bezug auf beide Drehrichtungen ist gleich.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist an der dem Getriebe abgewandten Stirnseite des Antriebsmotors ein gabelförmiges Befestigungsteil

■j 14 befestigt, das an seinen dem Drehgestell zugewandten beiden Enden in am Drehgestell- oder Fahrzeugrahmenträger in Fahrzeuglängsrichtung nebeneinander in einer Horizontal-Ebene angeordneten Abstützungen bzw. Gelenken 9 gelagert ist. Zwischen den Bohrungen

ίο in dem Befestigungsteil 14 und den Bolzen der Abstützungen bzw. Gelenke 9 sind verschleißlose Gummielemente angeordnet. Der Antriebsmotor 3 ist damit um eine horizontale in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Achse schwenkbar. Um diese Achse

ii schwenkt der Antriebsmotor bei Auslenkungen der Treibachse gegenüber dem Drehgestell- bzw. Fahrzeugrahmen in vertikaler Richtung. Dabei findet im Gegensatz zu der bekannten Tatzlager- oder Schwebemotoranordnung keine Schwenkung des Antriebsmotors um die Treibachse als Drehachse statt, so daß bei der neuen Anordnung, die oben beschriebene nachteilige Wirkung einer zusätzlichen Verschwenkung des Motorankers vermieden ist. Axiale und einseitig vertikale Auslenkungen der Treibachse gegenüber dem

2^r, Drehgestell- bzw. Fahrzeugrahmen werden, wie schon erwähnt, durch die Gelenkhebelkupplung 10 ausgeglichen, ohne daß sich der Motor bewegt.

Die in den F i g. 3 und 4 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der oben beschriebenen

jo Anordnung durch die Art der Schwenkvorrichtung für den Antriebsmotor. Hier ist, um Platz für Bremsgestänge und Bremsvorrichtung zu schaffen, nur ein Gelenk 9 vorgesehen, an dem die Motoraufhängevorrichtung 15 angreift. Um zu verhindern, daß, wie schon oben

r, aufgeführt, der Antriebsmotor in unerwünschter Weise um eine durch das Gelenk 9 und die Mitte der zentrierenden Gelenkhebelkupplung 10 verlaufende gedachte Achse schwenken kann, ist im Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 an der Motoroberseite ein weiteres Gelenk 12 angeordnet, an dem ein im Winkel zur Fahrzeuglängsachse verlaufender Lenker 11 angreift, der mit einem weiteren Gelenk 16 mit einem Querträger des Drehgestell- bzw. Fahrzeugrahmens verbunden ist. Die Gelenke 12 und 16 sind als verschleißfreie Gummigelenke ausgebildet. Durch den Lenker 11 wird erreicht, daß der Antriebsmotor bei den oben erwähnten Achsauslenkungen ebenso wie bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform um eine in Fahrzeuglängsrichtung horizontal verlaufende Achse verschwenkt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebsanordnung für elektrische Triebfahrzeuge mit parallel zur Treibachse angeordnetem Antriebsmotor, der zusammen mit dem Getriebegehäuse eine Baueinheit bildet, wobei das Großrad des Getriebes auf einer im Getriebegehäuse gelagerten, die Treibachse umfassenden Hohlwelle angeordnet ist, und die mit dem Treibrad gekuppelte Hohlwelle einen Teil des Gewichtes des Antriebsmotors aufnimmt und sich auf das Treibrad oder die Treibachse abstützt, und der Antriebsmotor an der nichtantriebsseitigen Stirnseite eine Halterung aufweist, die mit einem am Längsträger des Drehgestells bzw. Fahrzeugrahmens angeordneten Gelenk verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der nichtantriebsseitigen Stirnseite des Antriebsmotors ein zweites am Längsträger angreifendes Gelenk vorgesehen ist, so daß der Baueinheit nur eine Schwenkung um eine in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende horizontale Achse ermöglicht ist, und daß zwischen Getriebehohlwelle (7) und Treibachse (1) bzw. Treibrad (13) eine bekannte zentrierende Geienkhebelkupplung (10) angeordnet ist, wobei die Geienkhebelkupplung mindestens drei Gelenkhebel aufweist, deren eine Enden über sphärische Gelenke an der Getriebehohlwelle und deren andere Enden über sphärische Gelenke an einem Treibrad bzw. an der Treibachse angreifen (Fig. 1 und 2).

2. Antriebsanordnung für elektrisches Triebfahrzeug mit parallel zur Treibachse angeordnetem Antriebsmotor, der zusammen mit dem Getriebegehäuse eine Baueinheit bildet, wobei das Großrad des Getriebes auf einer im Getriebegehäuse gelagerten, die Treibachse umfassenden Hohlwelle angeordnet ist, und die mit dem Treibrad gekuppelte Hohlwelle einen Teil des Gewichtes des Antriebsmotors aufnimmt und sich auf das Treibrad oder die Treibachse abstützt, un der Antriebsmotor an der nichtantriebsseitigen Stirnseite eine Halterung aufweist, die mit einem am Längsträger des Drehgestells bzw. Fahrzeugrahmens angeordneten Gelenk verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit seinem einen Ende in der Nähe des antriebsseitigen Endes der Oberseite des Motorgehäuses (3) und mit seinem anderen Ende am Drehgestell- bzw. Fahrzeugrahmen (2) angreifender Lenker (11), der in einer horizontalen Ebene und etwa senkrecht zu einer durch die Mitte der zentrischen Gelenkhebelkupplung (10) und das zwischen Drehgestellrahmen und der Stirnseite des Motorgehäuses angeordnete Gelenk (9) gedachten Achse verläuft, vorgesehen ist, und daß sich die Getriebehohlwelle (7) über eine bekannte zentrierende Geienkhebelkupplung (10) auf die Treibachse (1) bzw. das Treibrad (13) abstützt, wobei die Geienkhebelkupplung mindestens drei Gelenkhebel, deren eine Enden über sphärische Gelenke an der Getriebehohlwelle und deren andere Enden über sphärische Gelenke an einem Treibrad bzw. an der Treibachse angreifen, aufweist (Fig.3 und 4).

3. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche I, 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als drei und gerader Anzahl von Gelenkhebeln die eine Hälfte der Gelenkhebel der Geienkhebelkupplung (iO) im Sinne der Drehrichiung der Kupplung üfid die andere Hälfte der Gelenkhebel in entgegengesetzter Richtung angeordnet ist.